公差與配合基礎理論.ppt

2019/9/30,1,公差與配合基礎理論,TAMG TRM3,2019/9/30,2,概說 名詞解釋 公差種類 幾何公差 分類與符號 定義與標註 配合,目 錄,2019/9/30,3,概 說,公差(Tolerance)： 機械零件之製造無法使實際尺寸做到與基本尺寸絕對相符，故對於重 要尺寸訂出二個界限，及最大尺寸與最小尺寸。 產品實量尺寸，必須再此二界限之間。最大尺寸與最小尺寸之差，稱 為公差。公差大小恆為正值；偏差可為正、零或負值。 公差上限尺寸-下限尺寸=上偏差-下偏差 配合(Fit)： 在一部機器結構中，各部份零件間，有的相對移動或轉動，有的彼此 緊配而結為一體。 在設計時即應考慮並確定其活動或緊結程度，賦予適當之間隙或緊度 ，從最大間隙到最大緊度間，兩相配零件之鬆動緊結的各種情況，稱為配 合。簡言之，相配零件間於裝配前各對合格尺寸差異之情況，稱為配合。 公差區域：在公差的圖示中，表示公差限界的二條直線所包含的區域，以 其大小（公差）及其對零線的相對位置規定之。,2019/9/30,4,名詞解釋,基本尺寸：由機械設計計算所定之理論尺寸。(以設計觀點看) 公稱尺寸：兩配件統一稱呼之尺寸。 實際尺寸：零件實際測得的數值。不含公差值。 限界尺寸：一個零件的大小二個被允許的極端尺寸。零件的實際尺寸必須在此 二個限界尺寸之間。 偏 差：一個零件的上下二個限界尺寸與基本尺寸之差。 通過限界：孔的下限或軸的上限。 不通過限界：孔的上限或軸的下限。 配合變異數：一組配合中二個裝配零件的公差算術和。 （孔公差+軸公差=最大餘隙-最小餘隙=最大緊度-最小緊度）,2019/9/30,5,間隙：孔與軸在裝配前的尺寸差異為正數時，稱為間隙。 （1）最小間隙：在留隙配合中，孔最小尺寸與軸最大尺寸之差值。 （2）最大間隙：留隙配合或過渡配合中，孔最大尺寸與軸最小尺寸差值。,名詞解釋,過盈：孔與軸在裝配前的尺寸差異為負數時，稱為過盈。 （1）最小過盈：在過盈配合中，孔最大尺寸與軸最小尺寸之差值。 （2）最大過盈：過盈配合或過渡配合中，孔最小尺寸與軸最大尺寸差值。,裕度：對兩件配合部位所預定的母件內尺寸與公件外尺寸之差。實用上以母件最 大尺寸，減公件最小尺寸和母件最小尺寸減公件最大尺寸之二極限差表之 。裕度又稱配差、容差、許差或裕量。美國狹義說法，謂配差為公母兩件 於最多材料狀況時相配的最小間隙或最大緊度。(孔min-軸max),2019/9/30,6,公 差 種 類,公差種類：通用公差(非功能尺度)專用公差(功能尺度) (一)單向與雙向公差：(依偏向分) a.單向公差：基本尺寸於同側加或減一變量所成之公差，即最大尺寸與最 小尺寸皆大於或皆小於基本尺寸者。 b.雙向公差：基本尺寸於兩側同時加或減而得之公差，即最大尺寸大於基 本尺寸，最小尺寸小於基本尺寸者。 (二)通用與專用公差：(依運用分) a.通用公差：圖面上僅註入基本尺寸，而在標題欄內或近處有說明公差數 值，非指定用於某尺寸，而通用圖上未註公差之尺寸者。 b.專用公差：專為製造某一尺寸而允許之差異，而在圖上與該尺寸數字並 列者。 (三)尺寸公差、錐度公差、角度公差與幾何公差：(依尺寸型態分) a.尺寸公差：IT01IT18（500mm）； IT6IT16（5001350mm之間） 參照JIS B 0401-1976規範。 b.錐度公差：1T16T，級數愈小，精密度越高。 c.角度公差：1A16A，級數愈小，精密度越高。 d.幾何公差：後敘之,2019/9/30,7,幾 何 公 差,幾何公差：【尺寸公差幾何公差】 (一)定義：一種幾何型態之外型或其所在位置之公差，對於某一公差區域，該 形態或其位置必須介於此區域之內。依照幾何形態的性質及該公差 尺度之標註方式，幾何公差區域可有以下數種： a.一個圓內之面積，或一圓柱體內之體積。 b.兩個等間距曲線間或兩平行直線間之面積。 c.兩個等間距曲面間或兩平行平面間之空間。 d.一個平行六面體內之體積。 (二)一般原則： a.長度或角度之公差，有時無法達到管制某種幾何形態之目的，即須註明 幾何公差。幾何公差與長度或角度公差，兩者相互牴觸時，應以幾何公 差為準。 b.對於機件之功能及互換性有嚴格要求時，方有註明幾何公差的必要。 c.即使未標註長度或角度公差，亦可使用幾何公差。 d.某一幾何公差，可能自然限制第二種幾何形狀之誤差，若此兩種幾何公 差之公差區域相同時，則不必標註第二種幾何公差，如第二種之公差區 域較小時，則不可省略。,2019/9/30,8,幾 何 公 差,平行度公差限定時，同時亦限制該平面之真平度誤差。 垂直度公差限定時，同時亦限制該平面之真平度誤差。 對稱度公差限定時，同時亦限制真平度與平行度誤差。 同心度公差限定時，同時亦限制真直度與對稱度誤差。 (三)多重基準： a.如果一個共同基準是由兩個基準面（或基準線）組合而成，則在兩基 準字母間用一個短橫線聯絡之。,b.如果一組基準面（或基準線）之作用，有其先後順序，即應將方框中之各 字母依順序自左至右寫出，但用豎線間隔之，尤以當各基準面不盡能用 M 符號時為然。,c.如果一組基準面（或基準線）無先後順序時，則方框中各字母間即不加間 隔線。,2019/9/30,9,幾 何 公 差,(四)指定範圍內之公差： a.如果某一公差只適用於某一指定範圍內時。,b.如果某一公差數值係限定在一定長度之內，而該 長度可在被管制形態內之任一部位時，表示某一 平面與基準面之平行度誤差，再該平面上任一 方向之任一段100mm以內之平行度誤差不得超過 0.01mm。,c.如果在整個形態以外，更加以一個相同公差性質 但較嚴格而限定於一定長度內之公差，則後者應 寫在前者下方。此處表示整個平面之平行度公差 為0.1mm，但在任一方向任一段100mm以內之平行 度誤差不得超過0.05mm。,2019/9/30,10,(五)最大實體狀況 M ：MMC Maximum Material Condition a.當材料最大(6.15mm)時，真直度為 0.15mm，若材料每小0.01mm，真直 度可加大0.01mm。,幾 何 公 差,最小實體狀況 L ：LMC Least Material Condition 與MMC剛好相反。,2019/9/30,11,圖樣實例詳解,Size Tol Zone 0.502 MMC 0.015 0.501 0.016 0.500 0.017 0.499 0.018 0.498 LMC 0.019,Size Tol Zone 0.250 MMC 0.003 0.2495 0.0035 0.249 LMC 0.004,Size Tol Zone 0.250 MMC 0.005 0.251 0.006 0.252 0.007 0.253 LMC 0.008,2019/9/30,12,Size Tol Zone 14.0 MMC 0.40 14.2 0.60 14.5 0.90 14.8 LMC 0.12,Size Tol Zone 4.00 MMC 0.25 4.10 0.35 4.20 0.45 4.25LMC 0.50,圖樣實例詳解,當D孔處于MMC Size Tol Zone 0.380 MMC 0.005 0.381 0.006 0.382 0.007 0.383 LMC 0.008,Size Tol Zone 0.500 MMC 0.010 0.501 0.011 0.502 LMC 0.012,Size Tol Zone 0.500 MMC 0.003 0.501 0.004 0.502 LMC 0.005,2019/9/30,13,幾 何 公 差,b.當材料最大(6.15mm)時，真直度為 0.0mm，若材料每小0.01mm，真直 度可加大0.01mm。但是，最大不超 過0.03mm。,2019/9/30,14,幾 何 公 差,(六)不論外形尺寸 S ：RFS Regardless of Feature Size 不論外形尺寸如何變化，真直度恆為0.15mm。,(七)絕對真確尺度：【用於定義，不含公差】 真確位置之尺寸或真確外廓之尺度，屬於理想中的尺寸或角度，均不 得標以公差。此等尺度均加外框，以表其為絕對“真確”。如 30 、 50 或 22° 等，實際尺度及在此等真確尺度之外給予的位置度公差 、傾斜度公差、輪廓度公差等之範圍內變化。,2019/9/30,15,不論D孔的直徑大小 D孔軸線依孔實際直 徑大小決定 Size Tol Zone 0.380 MMC 0.005 0.381 0.006 0.382 0.007 0.383 LMC 0.008,圖樣實例詳解,Size Tol Zone 0.500 MMC 0.010 0.501 0.011 0.502 LMC 0.012,Size Tol Zone 0.500 MMC 0.003 0.501 0.004 0.502 LMC 0.005,Size Tol Zone 0.380 MMC 0.005 0.381 0.006 0.382 0.007 0.383 LMC 0.008,2019/9/30,16,Size Tol Zone 0.500 MMC 0.010 0.501 0.011 0.502 LMC 0.012,Size Tol Zone 0.500 MMC 0.003 0.501 0.004 0.502 LMC 0.005,圖樣實例詳解,不論D孔的直徑大小 D孔軸線依孔實際直 徑大小決定 Size Tol Zone 0.383 LMC 0.005 0.382 0.006 0.381 0.007 0.380 MMC 0.008,2019/9/30,17,分類與符號,幾何公差,形狀公差 (單一形態，無基準),形狀公差 （單一或相關形態，有或無基準）,偏轉公差 (相關形態，有基準）,平面度,真直度,真圓度,圓柱度,曲線輪廓度,曲面輪廓度,垂直度,傾斜度,平行度,圓偏轉度,總偏轉度,位置度,同心度,對稱度,偏擺度,圓筒度,直角度,正位度,同軸度,方向公差 (相關形態，有基準）,定位公差 (相關形態，有基準）,2019/9/30,18,定義與標註,(一)形狀公差：用以管制機件外形偏離其真確外形之誤差。包含真直度、真平度、 真圓度、圓柱度、曲線輪廓度、曲面輪廓度。 1.平面度：(Flatness) 定 義：用以管制一個表面之真平度。 公差區域：介於兩個平行平面間的空間。 公差數值：即是此兩平面間的距離，且係沿箭頭的方向。,2019/9/30,19,定義與標註,2.真直度：(Straightness) a.定 義：在一個表面上直線之真直度。 公差區域：介於此兩平行直線間的面積。 公差數值：即是此兩平行直線間的距離，且係沿箭頭的方向。,2019/9/30,20,定義與標註,b.定 義：在一個旋轉體的中心軸線之真直度。 公差區域：為一圓柱體。 公差數值：等於其直徑。,2019/9/30,21,定義與標註,3.真圓度：(Circularity/Roundness) 定 義：用以管制一個圓柱體、圓錐體或球形之真圓度。 公差區域：兩個同心圓間的環形空間。 公差數值：即是兩個圓間的半徑差。 真圓度公差與位置度公差無關，即真圓度公差並不限定該圓對於某一基準軸 線的同心度誤差。,2019/9/30,22,定義與標註,4.圓柱度：(Cylindrical) 定 義：用以管制一個圓柱體表面之真圓度、真直度與平行度之综合。 公差區域：兩個同軸線圓柱面間的環形空間。 公差數值：即是兩個圓柱面的半徑差。,2019/9/30,23,定義與標註,5.曲線輪廓度：(Profile of a line) 定 義：在一個與投影面平行的平面內，實際輪廓曲線須介於兩個曲線之 間。理想中的真確輪廓曲線可以用帶有方框的尺度標註之。 公差區域：以真確輪廓曲線上的各點為圓心，以公差數值為直徑，畫若干小 圓，作此許多小圓的兩個包絡線所形成的空間。 公差數值：即是此包絡線所形成的直徑差。,2019/9/30,24,定義與標註,6.曲面輪廓度：(Profile of a Surface) 定 義：在一個與投影面平行的平面內，實際輪廓曲面須介於兩個曲面之 間。理想中的真確輪廓曲面可以用帶有方框的尺度標註之。 公差區域：以真確輪廓曲面上的各點為球心，以公差數值為直徑，作此許多 小球的兩個包絡面所形成的空間。 公差數值：即是此包絡面所形成的球徑差。,2019/9/30,25,定義與標註,(二)方向公差：用以管制兩形態間之相關方向。包含平行度、垂直度及傾斜度。 1.垂直度：(Perpendicularity) 定 義：用以管制一直線或一表面，其基準可能為一直線或是一個平面。 公差區域：介於與基準形態垂直兩個平行線間的面積或兩平行面間的體積。 公差數值：即為此兩平行線間或兩平行面間的距離，且係沿箭頭的方向。,2019/9/30,26,定義與標註,如欲管制一直線與一基準面之垂直度，公差區域亦可為一個圓柱內空間，圓 柱之直徑即等於公差數值。,2019/9/30,27,定義與標註,2.傾斜度：(Angularity ) 定 義：用以管制一直線或一表面，其基準可能為一直線或是一個平面。 公差區域：介於與基準形態傾斜成該指定真確角度的兩個平行線間的面積或 兩平行面間的體積。 公差數值：即為此兩平行線間或兩平行面間的距離，且係沿箭頭的方向。,2019/9/30,28,定義與標註,2019/9/30,29,定義與標註,3.平行度：(Parallelism) 定 義：用以管制一直線或一表面，其基準可能為一直線或是一個平面。 公差區域：介於與基準形態平行的兩個平行線間的面積或兩平行面間的體積。 公差數值：即為此兩平行線間或兩平行面間的距離，且係沿箭頭的方向。,2019/9/30,30,定義與標註,如所管制之形態與基準形態同為直線時，公差區域亦可為一個圓柱內空間。 該圓柱之直徑即等於公差數值，而其軸線則與基準線平行。,2019/9/30,31,定義與標註,(三)偏轉公差：用以管制兩形態間之相關偏轉量。包含圓偏轉度及總偏轉度。 1.圓偏轉度：(Circular deflection)【一定點轉一圈】 定 義：係指某一幾何形態在任何位置，經過該機件圍繞基準軸線作一完 全迴轉後之最大容許改變量(即針盤指示器指針之全部運動量)。 機件迴轉時，不得有軸向或逕向的相對運動。此改變量量取的方 向即是引線之箭頭所指的方向。 圓偏轉度公差可能包含真圓度、同心度、垂直度、真平度等的誤差。,2019/9/30,32,定義與標註,2.總偏轉度：(Total deflection)【任意點轉N圈】 定 義：係指某一幾何形態在任何位置，經過該機件圍繞基準軸線作不定 數完全迴轉後之最大容許改變量(針盤指示器指針全部運動量)。 測定器或機件應置於基準軸線之正確位置，沿著理論正確輪廓線 作相對運動。此改變量量取的方向即是引線之箭頭所指的方向。,2019/9/30,33,定義與標註,(四)定位公差：用以管制兩形態間之相關位置。包含位置度、同心度及對稱度。 1.位置(正位)度：(Position) 定 義：用以管制幾何形態，偏離其真確位置之誤差。 公差區域：可為一個直徑區域或是一限定範圍內。 公差數值：即是公差區域的直徑或範圍。,2019/9/30,34,定義與標註,2.同心(軸)度：(Concentricity) 定 義：用以管制一個圓或圓柱之中心偏離基準形態之中心的誤差。該基 準形態亦為一個圓或圓柱。 公差數值：即是公差區域的直徑。,2019/9/30,35,定義與標註,3.對稱度：(Symmetry) 定 義：用以管制某形態偏離其對稱於基準形態真確位置之誤差。 公差數值：即是公差區域的範圍。,2019/9/30,36,定義與標註,2019/9/30,37,配 合,配合制度：兩種制度中以基孔制較廣用。 1.基孔制：（Basic Hole System） 孔的公差不變，與所擬配合之軸可得各種不同的間隙及過盈的一 種配合的制度（或可為用不同級數的孔，但有相同的基礎偏差） 。在本制中，基孔即下偏差為零的孔。以大寫英文字母表示之。 2.基軸制：（Basic Shaft System） 軸的公差不變，與所擬配合之孔可得各種不同的間隙及過盈的一 種配合的制度（或可為用不同級數的軸，但有相同的基礎偏差） 。在本制中，基軸即上偏差為零的軸。以小寫英文字母表示之。,與滾珠軸承的-環相配時，與之相配的-，宜選用基-制。,內 外,軸 孔,孔 軸,2019/9/30,38,配 合,鬆配 留隙配合,靜配 過渡配合,緊配 過盈配合,2019/9/30,39,配 合,鬆配 留隙配合,靜配 過渡配合,緊配 過盈配合,2019/9/30,40,配 合,註： 1.機件配合原則 （1）用基孔制或基軸制。 （2）孔至多大軸兩個等級，軸至多大孔一個等級。 （3）盡量採用基孔制。 2.基軸制的用途 （1）適用於粗大的軸件。 （2）同一軸配多種母件。 （3）用於軋延或抽拉材料。 3.基孔制與基軸制之選用原則 如右圖所示。,2019/9/30,41,配 合,配合的種類： 配合可因孔或軸的相關公差區域位置區分為： 1.留隙配合：又稱餘隙配合，是為可產生間隙的配合，孔的公差區域全部都在 軸的公差區域上方。 2.過渡配合：又稱干涉配合，有時間隙有時過盈的配合，孔與軸的公差區域相 重疊。 3.過盈配合：產生過盈的配合，孔的公差區域全部都在軸的公差區域下方。 註：各類配合之特徵及用途 1.鬆配：具有適度之潤滑配差與良好的運動性能。 2.靜配：用於決定各配件的位置。 3.緊配：能保持所需之孔璧壓力之永久配合。,2019/9/30,42,配 合,配合的種類及其關係匯總表：,備註： （1）H7/n7為過渡配合。 （2）H8/P8為過渡配合。 （3）H7/P7為過盈配合。 （4）H6/n6為過盈配合。 （5）H8/g69：軸公差最多比孔小2級，或大1級。 其中以小1級者最理想，即H8應配g7。,2019/9/30,43,試 題,選擇題： 1.零件中最大極限尺寸與基本尺寸之差稱為(A)上偏差(B)下偏差(C)最大餘隙(D)最小餘隙。 2.符號 中，符號 表示(A)最大切削量(B)最小切削量(C)最大實體狀況(D)最小實體狀況。 3.下列何者不屬於幾何公差的方位公差類?(A)平行度(B)垂直度(C)傾斜度(D)真直度。 4.平行度限定時，亦限制該平面之(A)真直度(B)垂直度(C)真平度(D)對稱度誤差。 5.對稱度限定時，亦限制(A)真平度與平行度(B)平行度與垂直度(C)真平度與位置(D)垂直度與平行度 誤差。 6.H6k5代表的尺寸公差是(A)基孔制餘隙配合(B)基孔制靜配(C)基軸制鬆配(D)基軸制過渡配合。 7.下列敘述中何者是錯誤的(A)配合的選用對產品之機能有直接關係(B)公差的選用對產品之製造有關(C)25h6與25H6公差是相同的(D)32H8/p7為過盈配合。 8.下列公差標示法，何者不是單向公差標示法?(A)35H7(B)35 +0/-0.02(C)35 +0.05/+0.01(D)35J7。 9.下列何者適宜5H6絞孔尺寸?(A)5 +0.05/+0.01(B)5 +0.01/-0(C)5 +0/-0.01(D)5 -0.01/-0.05。 10.軸孔配合時，若10 +/-0.1表示孔徑，則此孔徑最大實體狀況?(A)10.2(B)9.8(C)10.1(D)9.9。 問答題： 1.是說明圖中幾何公差之意義及公差區域(Tol Zone)?,